波動(dòng)溫度模擬蟹肉副溶血性弧菌生長(zhǎng)模型

黃和，田金玲，勵(lì)建榮

（1.廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院，廣東湛江524025；2.浙江工商大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，浙江杭州310035）

波動(dòng)溫度模擬蟹肉副溶血性弧菌生長(zhǎng)模型

黃和1，田金玲1，勵(lì)建榮2

（1.廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院，廣東湛江524025；2.浙江工商大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，浙江杭州310035）

研究模擬蟹肉在4℃～28℃范圍內(nèi)副溶血性弧菌的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)曲線，采用Belehradek方程描述溫度對(duì)副溶血性弧菌的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)影響。通過(guò)在設(shè)計(jì)的波動(dòng)溫度下模擬蟹肉中副溶血性弧菌的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)模型而得到預(yù)測(cè)值，并與在此波動(dòng)溫度下副溶血性弧菌的實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，本文同時(shí)采用了偏差因子和準(zhǔn)確因子來(lái)驗(yàn)證模型對(duì)波動(dòng)溫度的預(yù)測(cè)適用性。

模擬蟹肉；副溶血性弧菌；波動(dòng)溫度；生長(zhǎng)模型

副溶血性弧菌（Vibrio parahaemolyticus，簡(jiǎn)稱V.p），又稱嗜鹽菌，屬于弧菌科，弧菌屬。目前，副溶血性弧菌引起的食物中毒在細(xì)菌性食物中毒中的比例較高，尤其在沿海地區(qū)的食物中毒病例中，副溶血性弧菌已成為首要病原[1]。

模擬蟹肉具有蟹肉的鮮味，表皮有蟹紅色，肉潔白，彈性佳，營(yíng)養(yǎng)豐富，是一種很受歡迎的高級(jí)冷凍方便食品，它作為高技術(shù)、高質(zhì)量、高附加值的水產(chǎn)方便食品具有極強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力和廣闊的發(fā)展前景[2]。

溫度是影響模擬蟹肉中副溶血性弧菌生長(zhǎng)的重要因素，以溫度為參數(shù)所建立的副溶血性弧菌的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型可作為預(yù)測(cè)模擬蟹肉安全性的可靠而迅速的工具。已建立了模擬蟹肉溫度10℃～37℃條件下副溶血性弧菌的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型，并證明了所建立的一級(jí)、二級(jí)預(yù)測(cè)模型能夠用于預(yù)測(cè)模擬蟹肉中副溶血性弧菌的生長(zhǎng)情況，可作為水產(chǎn)品中副溶血性弧菌安全性評(píng)價(jià)的定量依據(jù)[3]。然而這些研究是在固定的溫度條件下進(jìn)行的，不足以滿足實(shí)際情況的需要，因?yàn)樵趯?shí)際生產(chǎn)和流通過(guò)程中，溫度往往頻繁的發(fā)生很大的變化。這就需要在波動(dòng)溫度下建立微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型，用來(lái)預(yù)測(cè)在實(shí)際流通過(guò)程中的微生物的生長(zhǎng)狀態(tài)。

本研究是從模擬蟹肉在不同的固定溫度條件下獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用Belehradek方程描述溫度對(duì)副溶血性弧菌的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的影響。以設(shè)計(jì)的波動(dòng)溫度下模擬蟹肉中獲得的副溶血性弧菌生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，通過(guò)使用偏差因子和準(zhǔn)確因子來(lái)驗(yàn)證模型對(duì)波動(dòng)溫度的預(yù)測(cè)適用性。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

模擬蟹肉：浙江舟山興業(yè)公司提供；副溶血性弧菌株：廣東省微生物研究所購(gòu)買。

氯化鈉蔗糖瓊脂：北京路橋技術(shù)有限公司；氯化鈉（分析純）：廣東光華化學(xué)廠有限公司。

高速分散均質(zhì)機(jī)FJ-200：上海標(biāo)本模型廠；立式壓力蒸汽滅菌器LS-B50L：上海華線醫(yī)用核子儀器有限公司；生化培養(yǎng)箱SPX-250B-Z型：上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；低溫培養(yǎng)箱LTI-700型：上海愛(ài)朗儀器有限公司；電子天平BL-2200H：日本產(chǎn)；1mL、5mL加樣器：北京青云卓立精密設(shè)備有限公司；150mL燒杯、玻璃培養(yǎng)皿等一般微生物實(shí)驗(yàn)室常用玻璃儀器及工具。

1.2 固定溫度條件下副溶血性弧菌的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型

1.2.1 副溶血性弧菌的接種、培養(yǎng)及計(jì)數(shù)

以無(wú)菌操作，挑取經(jīng)活化后的副溶血性弧菌菌苔，采用滅菌生理鹽水對(duì)其進(jìn)行稀釋，制備成菌量為103CFU/mL～104CFU/mL的菌懸液。按無(wú)菌操作，分別取1mL菌懸液接種于盛有分裝好的已滅菌的模擬蟹肉（10 g/份）燒杯中，以紗布封口，分別置于4℃～28℃生化培養(yǎng)箱或低溫培養(yǎng)箱中，每隔一定時(shí)間取出1份加90mL無(wú)菌生理鹽水,均質(zhì)后取均質(zhì)液1mL，稀釋后用平板計(jì)數(shù)法測(cè)定菌落數(shù)，每個(gè)溫度設(shè)2組平行。通常每條生長(zhǎng)曲線測(cè)定10個(gè)或11個(gè)點(diǎn),測(cè)定終止時(shí)副溶血性弧菌至少繁殖1 000倍以上。

1.2.2 建立副溶血性弧菌的生長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型

利用CurveExpert1.3軟件，采用Linear或Gompertz方程擬合副溶血性弧菌在不同溫度下的生長(zhǎng)曲線。根據(jù)擬合得出的參數(shù)，可以推出一系列相關(guān)的生長(zhǎng)數(shù)據(jù)，包括：遲滯期（LPD）、最大比生長(zhǎng)速率（GR）、傳代時(shí)間（GT）以及最大菌數(shù)（MPD）[4]。

溫度對(duì)副溶血性弧菌的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響可由Belehradek方程描述。

式中：T是培養(yǎng)溫度，℃；μmax是最大比生長(zhǎng)速率，（cfu/h）；Lag是遲滯時(shí)間，h；Tminμ是微生物沒(méi)有代謝活動(dòng)時(shí)的溫度，即在此溫度下最大比生長(zhǎng)速率為零，℃；TminL是微生物沒(méi)有代謝活動(dòng)時(shí)的溫度，即在此溫度下最大遲滯時(shí)間為零，℃；bμ是生長(zhǎng)速率方程中的常數(shù)；bL是遲滯時(shí)間方程中的常數(shù)。

1.3 波動(dòng)溫度下副溶血性弧菌的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型

設(shè)計(jì)了2種溫度波動(dòng)方案，方案A為模擬蟹肉在儲(chǔ)藏過(guò)程中的溫度波動(dòng)：4℃（24h）→10℃（24h）→25℃（8 h）→4℃（24 h）；方案B為模擬蟹肉在消費(fèi)過(guò)程中的溫度波動(dòng)：4℃（36 h）→6℃（24 h）→12℃（12 h）→6℃（24 h）→4℃（12 h）。數(shù)據(jù)采集與固定溫度條件下的處理方法相同。

1.4 預(yù)測(cè)模型的可靠性評(píng)價(jià)

模擬蟹肉中副溶血性弧菌生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型求得的預(yù)測(cè)值，與波動(dòng)溫度實(shí)驗(yàn)所得的副溶血性弧菌的數(shù)值比較，依據(jù)偏差因子和準(zhǔn)確因子[5]，評(píng)價(jià)建立的副溶血性弧菌生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)模型用于波動(dòng)溫度條件下的可靠性。偏差因子Bf表示實(shí)測(cè)值是大于預(yù)測(cè)值或者小于預(yù)測(cè)值或者等于預(yù)測(cè)值；準(zhǔn)確因子Af表示預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的偏離度，二者表達(dá)式如下：

偏差因子=10∑lg(預(yù)測(cè)值/實(shí)測(cè)值)/n

準(zhǔn)確因子=10∑|lg(預(yù)測(cè)值/實(shí)測(cè)值)|/n

2 結(jié)果與分析

2.1 固定溫度下模擬蟹肉中副溶血性弧菌生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型和參數(shù)

利用Linear或Gompertz方程對(duì)模擬蟹肉中副溶血性弧菌的生長(zhǎng)曲線進(jìn)行回歸得到的不同溫度下生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型，各溫度的模型方程見(jiàn)表1。

表1 模擬蟹肉中副溶血性弧菌的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型Table 1 The growth model of Vibrio parahaemolyticus in Simulated Crab Meat

表2給出了采用表1中的生長(zhǎng)模型計(jì)算出的副溶血性弧菌的遲滯期λ、最大比生長(zhǎng)速率μm以及相對(duì)最大細(xì)菌濃度A。

表2 不同溫度下模擬蟹肉中副溶血性弧菌的生長(zhǎng)參數(shù)Table 2 The growth parameters of Vibrio parahaemolyticus in Simulated Crab Meat at different temperatures

從表2可以看出，在4℃～28℃的溫度范圍內(nèi)，副溶血性弧菌的最大比生長(zhǎng)速率μm和遲滯期λ隨溫度不同而發(fā)生顯著變化，即副溶血性弧菌的遲滯期和生長(zhǎng)速率與溫度密切相關(guān)。在4、6℃時(shí)隨時(shí)間的增加，副溶血性弧菌逐漸減少，即呈現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)。在10℃～28℃時(shí)副溶血性弧菌的菌數(shù)隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，并在此溫度范圍內(nèi)μm隨溫度的升高而增大。

由Belehradek方程描述的模擬蟹肉的溫度（T）與副溶血性弧菌的生長(zhǎng)速率平方根（）的關(guān)系見(jiàn)圖1。

從圖1中可以看出，溫度對(duì)副溶血性弧菌生長(zhǎng)的影響，方程式為y=0.0304x-0.2105。通過(guò)計(jì)算可得到副溶血性弧菌的常數(shù)b=0.0304，Tmin=6.9243℃，相應(yīng)的Belehradek方程為：。

2.2 波動(dòng)溫度下副溶血性弧菌生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)的預(yù)測(cè)

模擬蟹肉在整個(gè)流通過(guò)程中，溫度波動(dòng)頻繁發(fā)生，所以只能把時(shí)間-溫度的變化分解成多個(gè)短的假設(shè)為固定溫度的時(shí)間間隔來(lái)描述預(yù)測(cè)微生物的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)，本研究即是采用適合于描述副溶血性弧菌生長(zhǎng)的Gompertz方程。

當(dāng)t=dt1時(shí)[6]，

當(dāng)t=dt1+dt2時(shí)，

當(dāng)t=dt1+dt2+…+dti時(shí)，

式中：dti（i＝1，2，3，…）為一假設(shè)固定溫度的短時(shí)間間隔；N（ti）為dti時(shí)的副溶血性弧菌數(shù)；N0為初始的副溶血性弧菌數(shù)；Nmax為副溶血性弧菌最大菌數(shù)；μi，Lagi分別為dti時(shí)副溶血性弧菌的最大比生長(zhǎng)速率和副溶血性弧菌的遲滯時(shí)間（由Belehradek方程式求得）。

2.3 波動(dòng)溫度下預(yù)測(cè)副溶血性弧菌生長(zhǎng)的可靠性驗(yàn)證

根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案得到2組波動(dòng)溫度下副溶血性弧菌的生長(zhǎng)曲線，即得到模擬蟹肉中副溶血性弧菌的生長(zhǎng)實(shí)測(cè)值，將其與通過(guò)Gompertz方程得到的預(yù)測(cè)值進(jìn)行計(jì)較，如圖3、圖4所示。

圖3 波動(dòng)溫度方案A的副溶血性弧菌的生長(zhǎng)實(shí)測(cè)值和預(yù)測(cè)生長(zhǎng)曲線Fig.3 Predicted growth curves and observed values of Vibrio parahaemolyticus stored at a fluctuating temperature A

根據(jù)求得的預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)中所得的實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，計(jì)算出偏差因子和精準(zhǔn)因子，見(jiàn)表3，可見(jiàn)該副溶血性弧菌的溫度預(yù)測(cè)模型，能很好的擬合波動(dòng)溫度下所測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)值和觀測(cè)值之間偏差很小，偏差因子均處于0.75～1.25范圍內(nèi)；精準(zhǔn)因子也處于1.1～1.9的范圍內(nèi)，表明在4℃～28℃的范圍固定溫度狀態(tài)下所建立的預(yù)測(cè)模型能夠迅速準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)在該范圍波動(dòng)溫度下模擬蟹肉中副溶血性弧菌的生長(zhǎng)狀態(tài)。

圖4 波動(dòng)溫度方案B的副溶血性弧菌的生長(zhǎng)實(shí)測(cè)值和預(yù)測(cè)生長(zhǎng)曲線Fig.4 Predicted growth curves and observed values of Vibrio parahaemolyticus stored at a fluctuating temperature B

表3 模擬蟹肉在兩種不同波動(dòng)下副溶血性弧菌預(yù)測(cè)值的偏差因子和準(zhǔn)確因子Table 3 Bias factor and accuracy factor of predicted values of Vibrio parahaemolyticus stored at two kinds of fluctuating temperature

3 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)模擬蟹肉中副溶血性弧菌在4℃～28℃下生長(zhǎng)規(guī)律的研究，采用修正的Gompertz方程建立副溶血性弧菌在模擬蟹肉中的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型，進(jìn)而通過(guò)固定溫度條件下的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)在此溫度范圍內(nèi)波動(dòng)溫度下副溶血性弧菌的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行驗(yàn)證，建立了有效的模擬蟹肉在4℃～25℃波動(dòng)溫度流通狀態(tài)下副溶血性弧菌的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型，為使用者更加精確的評(píng)價(jià)水產(chǎn)品中副溶血性弧菌安全性提供定量依據(jù)，進(jìn)而保證水產(chǎn)品的質(zhì)量安全。

[1]馬光剛,郭福生,王娟，等.海產(chǎn)品中副溶血弧菌的分離與鑒定[J].中國(guó)動(dòng)物檢疫,2002,19(9):25-28

[2]劉慶營(yíng).模擬蟹肉的加工工藝[J].漁業(yè)致富指南,2007(2):53

[3]田金玲,黃和.模擬蟹肉中副溶血性弧菌生長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型的建立[J].食品工業(yè)科技,2010(9):150-152

[4]付鵬.熱死環(huán)絲菌生長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型的建立[J].食品科學(xué),2007,28(9):433-437

[5]CHEN H, HOOVER D G. Pressure inactivation kinetics of Yersinia enterocolitica ATCC35669[J]. Int J Food Microbiol, 2003, 87(2):161-171

[6]許鐘,楊憲時(shí),郭全友，等.波動(dòng)溫度下羅非魚特定腐敗菌生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型和貨架期預(yù)測(cè)[J].微生物學(xué)報(bào),2005,45(5):798-801

A Growth Model of Vibrio parahaemolyticus in Simulated Crab Meat on Effects of Temperature Fluctuation

HUANG He1，TIAN Jin－ling1，LI Jian－rong2
（1.Food Science and Technology College，Guangdong Ocean University，Zhanjiang 524025，Guangdong，China；2.College of Food Science and Biotechnology Engineering，Zhejiang Gongshang University，Hangzhou 310035，Zhejiang，China）

The growth kinetics of Vibrio parahaemolyticus in simulation crab meat from 4℃to 28℃were studied.Belehradek models were applied to describe the impact of the temperature to the growth law.The predictive value of the growth of Vibrio parahaemolyticus was obtained at the fluctuation temperature designed and compared with the observed value.Another the bias factor and accuracy factor were used to validate the predictive models in temperature fluctuation.

simulation crab meat；Vibrio parahaemolyticus；temperature fluctuation；growth model

國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目“加工水產(chǎn)品質(zhì)量與安全控制技術(shù)”（No.2007AA091806）

黃和（1962—），男（漢），教授，碩士生導(dǎo)師，本科，主要從事水產(chǎn)品質(zhì)量與安全的教學(xué)和科研工作。

2011-02-25